Monitor Multicampo de Rayo

Monitor Multicampo de Rayo, es un simulador de física computacional que integra geofísica, acústica y electromagnetismo.

1. Marco Teórico y Ecuaciones de Sustento

El simulador resuelve en tiempo real la propagación de perturbaciones debido a la caída de un rayo en tres medios distintos (vacío/aire, corteza terrestre y atmósfera), basándose en las siguientes leyes:

A. Electromagnetismo (Aproximación de Dipolo de Hertz)

Para el cálculo del campo eléctrico, el rayo se modela como un dipolo elemental vertical. Al ser un evento transitorio impulsivo, las ecuaciones de Maxwell se simplifican en la zona cercana (campo próximo) y zona de radiación:

• Componente Estática e Inductiva: El potencial decae con el inverso del cuadrado de la distancia.

• Ecuación de Campo Eléctrico :
  Es el momento del dipolo (proporcional a la Potencia en MNewtons).

• Umbral de Ruptura Dieléctrica: El aire pierde su capacidad aislante a los 3 MV/m (en condiciones estándar), pero para efectos de seguridad humana en el simulador, se ha fijado el valor de 25 MV/m como el límite de Supervivencia Letal (Mortal), punto donde la ionización del aire provoca una descarga directa sobre el receptor.

B. Sismología de Ondas Elásticas (Solución al problema de Lamb en 2 dimensiones)

El sismo se rige por la propagación de ondas mecánicas en un medio elástico lineal e isótropo. El simulador separa las soluciones en:

1. Ondas de Cuerpo (P y S):

   • Ondas P (Primarias): Compresionales (longitudinales). Son las más rápidas (approx 4.0 km/s).

   • Ondas S (Secundarias): De cizalla (transversales). No viajan en líquidos (approx 2.3 km/s).

2. Ondas Rayleigh (approx 2.1 km/s):

   • Naturaleza: Son ondas superficiales que combinan movimientos longitudinales y transversales en una trayectoria elíptica retrógrada.

   • Destructividad: Son las más destructivas debido a que su energía se confina cerca de la superficie y su atenuación es menor comparada con las ondas de cuerpo. En el simulador, estas ondas generan la mayor amplitud en el sismógrafo (traza café).

C. Acústica Atmosférica (Onda de Choque)

El trueno es la expansión adiabática del aire calentado por el plasma del rayo.

• Velocidad: Aproximada en 340 m/s, dependiente de la densidad del aire.

2. Parámetros de Control y Simulación Crítica

• Potencia (MNewtons): Representa la transferencia de momento lineal del rayo al suelo. Escala la amplitud sísmica y la intensidad del campo.

• Escala Geográfica (4000 metros): El canvas mapea cada píxel a 5 metros reales, permitiendo observar fenómenos de gran escala como el "silencio" previo al trueno en distancias largas.

• Física de Destrucción Dinámica: El campamento se rige por una condición de Presión Dinámica. Si la energía de la onda Rayleigh combinada con la presión del aire supera un umbral crítico de deformación: El objeto entra en un estado de proyectil balístico con integración de Euler para la trayectoria.

3. Interpretación del Sismograma

El monitor inferior es un registro de aceleración vs tiempo.

• Traza Café (Suelo): Identifica el arribo secuencial de fases (P, S y Rayleigh).

• Traza Blanca (Aire): Registra el Ruido Acústico del trueno. Su amplitud decae más rápido con la distancia debido a la absorción atmosférica.

• Leyenda Campo Electromagnético: La onda electromagnética ha sido ralentizada artificialmente a una millonésima de la velocidad de la luz para ser perceptible, permitiendo entender su rol como "disparador" del evento.